[发明专利]一种薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置及方法，测量装置包括控制盒，控制盒上设置有连接杆和探头安装架，控制盒内安装有信号处理和传输模块，信号处理和传输模块与数控机床的上位机电连接，探头安装架上设置有测量探头；测量方法包括步骤S1‑S5，本发明提供的薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置及方法，解决了手工厚度测量测量误差大、测量效率低等缺陷，可对数控加工薄壁零件中筋条和椽条等侧壁结构进行在机自动厚度测量，测量效率高，避免零件二次装夹，提高加工精度，缩短生产周期；并为零件加工中的过程控制提供了必要的硬件基础。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，具体涉及一种薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置及方法。

背景技术

大量航空结构件如飞机的整体框、整体梁、整体腹板和长缘条等普遍采用由大型整块毛坯直接“掏空”而加工成复杂槽腔、筋条、凸台和减轻孔等整体结构件。整体结构件体积大、壁薄、刚度差、易变形、切削加工余量大，加工周期长，加工质量和精度很难控制，对此类航空整体结构件实现高精度、高效率和高可靠性的切削加工一直是航空制造业面临的一个重要难题和技术瓶颈。现代的飞机结构件普遍采用三维CAD实体数据模型设计，利用数控机床加工，使用坐标测量机检测加工精度。但是，在加工过程中需要经常在数控机床和计量测试单位间进行零件周转，导致零件需要重复地装夹定位和对刀，容易产生应力和应变，造成超差或报废，使零件的制造周期变长。为了保证加工质量，防止零件加工报废，提高产品的合格率，对此类大型薄壁零件进行在机厚度检测尤为重要。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种拆装方便、测量精度高的薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置及方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置，其包括控制盒，控制盒上设置有连接杆和探头安装架，控制盒内安装有信号处理和传输模块，信号处理和传输模块与数控机床的上位机电连接，探头安装架上设置有测量探头，测量探头包括两块铰接在探头安装架上的旋转块，两块旋转块端部均设置有滚轮，两块旋转块之间的铰接点上安装有绝对角度编码器，绝对角度编码器与信号处理和传输模块电连接。

进一步地，两块旋转块的铰接点上安装有回弹机构。

进一步地，两块旋转块之间安装有微动开关，微动开关与信号处理和传输模块电连接。

进一步地，控制盒与探头安装架之间安装有旋转机构。

进一步地，探头安装架中间安装有竖直设置的弹簧。

进一步地，控制盒内安装有独立电源，独立电源与信号处理和传输模块电连接。

一种薄壁零件侧壁厚度在机自动测量装置的测量方法，其包括以下步骤：

S1：选取待测量薄壁零件侧壁上的一个测量点，并以测量点所在的侧壁面切线方向作为数控机床的主轴轴向，在数控机床上设定测量探头的测量路径；

S2：将测量装置通过连接杆安装在数控机床的刀柄上，刀柄再安装在数控机床的主轴上；

S3：启动数控机床，数控机床的主轴带动测量探头移动到测量点上方并缓慢向下移动，零件的侧壁置于两块旋转块之间；

S4：当测量探头的滚轮到达测量点时绝对角度编码器开始检测，并且每隔一段设定时间，绝对角度编码器测量一次两块旋转块的相对旋转角度，并发送给信号处理和传输模块；

S5：当测量探头的滚轮离开测量点后，数控机床的主轴停止移动，绝对角度编码器停止检测，数控机床的主轴向上移动离开零件，回到原点位置等待下一次测量；同时信号处理和传输模块通过角度数据计算出壁厚并发送给上位机。

进一步地，信号处理和传输模块计算壁厚的计算方法包括以下步骤：